5. Датчики колебаний для охранной сигнализации. Датчик колебаний для автосигнализации своими руками


Датчик колебаний, как альтернатива датчику ударов

Практически каждый владелец автомобиля, оборудованного сигнализацией, знаком с ситуацией, когда охранная система считает своим долгом сработать от любого сильного и  близкого источника вибрации. В общем-то, такие случаи не считаются чем-то необычным и при их достаточно редком появлении они особо не напрягают ни самого автолюбителя, ни окружающих. Несколько иначе все обстоит тогда, когда стоянка автомобиля находится неподалеку от стройки (со всеми сопутствующими в виде отбойных молотков, компрессоров, механизмов для забивки свай и пр.) или, вообще, поблизости от военного аэродрома, на котором базируются реактивные истребители.  Тут уж сигнализация начинает «завывать» с раздражающей частотой и владелец авто вынужден либо выводить чувствительность датчика удара на самый нижний предел (такая настройка перестает быть помехой для многих «специалистов» по снятию колес) либо идти на полное отключение охранной системы. Казалось бы, положение безвыходное, однако решение проблемы все-таки есть и заключается оно в использовании вместо (или параллельно ему) штатному датчику удара, другой измерительный элемент, регистрирующий не только вибрацию и удары различного уровня, но также и  наклоны кузова автомобиля (при посадке водителя, установке домкрата, открытии багажника, снятии внешней запаски и т.т.д.). 

 

 

Первый вариант датчика колебаний

Даже в наши дни различные измерительные и бытовые приборы используют не цифровые, а стрелочные индикаторы, работа которых основана на измерении тока проходящего через катушку, в результате чего образовывалось переменное магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного магнита и разворачивающее, таким образом, измерительный элемент снабженный стрелкой. Как оказалось подобные стрелочные миллиамперметры в состоянии успешно функционировать в реверсивном режиме, иначе говоря, если катушка будет физически перемещаться в поле постоянного магнита (например, при изменении вектора силы тяжести) – в ее витках сгенерируются небольшие токи, которые достаточно просто измерить.

 

 В целом, идея состоит в размещении миллиамперметра в перевернутом состоянии, когда стрелка, снабженная небольшим грузом, начинает играть роль своеобразного маятника, при перемещении которого на выходах прибора появляется пропорциональное напряжение. Для усиления такого выходного сигнала понадобиться создать достаточно простую схему с привлечением минимума комплектующих элементов.

 

 

 В качестве  груза, прикрепленного к концу стрелки, можно использовать небольшой участок изоляции от провода соответствующего диаметра. Если применить два миллиамперметра, установленных под углом  90° по отношению друг к другу, и соединить их последовательно – появляется возможность регистрировать колебания по двум осям. В качестве основы для схемы используется операционный усилитель  741 серии (или его аналог). При помощи переменного резистора номиналом 4,7 кОм осуществляется изменение чувствительности датчика в достаточно широких пределах. Что касается типа используемого миллиамперметра, то его здесь выбор некритичен, главное чтобы последовательно с катушкой не был бы подключен резистор (впрочем, его можно просто удалить). При желании датчик можно запитать от автономной батареи. Выходной сигнал снимается между точками «ОС» и плюсом источника питания.

 

 

 Второй вариант датчика колебаний

 В данном случае  в качестве источника сигналов предлагается применить магнитную рамку  микроамперметра М476/1 в прошлые года повсеместно используемой в качестве измерителя уровня записи на многих магнитофонах, в том числе и на переносных кассетниках. Для изготовления датчика такой микроамперметр следует вскрыть (такую операцию можно сделать при помощи обычного ножа).

 

 

Далее, на конец стрелки одевается и закрепляется соответствующий груз (по весовым параметрам прекрасно подойдет кусочек трубчатого припоя диаметром 3мм и длиной в 5мм). Необходимо проследить за тем, чтобы между шкалой и грузом оставалось расстояние не менее 1,5мм. Края шкалы ограничиваем демпферами из мягкого поролона (5х5х5 мм) после чего корпус микроамперметра вновь склеиваем в одно целое.

 

Ниже приведена электрическая схема датчика колебаний:

 

 

Вполне понятно, что В1, в данном случае, - микроамперметр М476/1, причем полярность его подключения особого значения не имеет. В качестве основного усилителя сигнала, наводимого в рамке микроамперметра, используется операционник КР140УД1208. При незначительных колебаниях и достижении выходного напряжения операционного усилителя уровня, достаточного для срабатывания логического элемента D2.3 формируется сигнал тревоги первого уровня (на D2.1 сигнал отсутствует за счет падения напряжения на диодах VD1 и VD2). Сигнал тревоги второго уровня образуется при сильном раскачивании кузова автомобиля, когда создаются условия для срабатывания элемента D2.1. В роли сборки D2 можно применить микросхему К176ЛА7. Резистор R2 используется для подстройки чувствительности датчика. Переключатель S1 позволяет использовать датчик в охранных сигнализациях как с нормально разомкнутыми контактами, так и нормально замкнутыми.

www.elektrik-avto.ru

ДАТЧИК ВИБРАЦИИ

   Сегодня мы с вами поговорим о такой интересной штуке, как датчик вибрации, область ее применения зависит от вашей фантазии. Я, например, использовал его как датчик, для сигнализации приклеив его к рамке, на которой установлена дверь. Теперь поговорим о самом устройстве. Схема датчика была разработана лично мной, и ее нет  нигде в интернете - только на нашем сайте. Характеристики ее следующие: устройство начинает работать сразу после правильной сборки – то есть, не нуждается ни в каких настройках, которые мы с вами так не любим, чувствительность просто потрясающая - с  десяти метров от него, исполняя какой нибудь танец, микроамперметр или светодиод начнет подтанцовывать вместе с вами. Вот сама схема датчика вибрации:

   Микросхему LM358 использовал, так как она, на мой взгляд, является самым распространенным операционным усилителем, есть она в любом радиомагазине, и стоит копейки. В крайнем случае, ее можно выдрать из краба – универсального зарядного для аккумуляторов мобильных телефонов или из автомобильной сигнализации – там они часто встречаются в приемной части, еще можно заменить на LM324 – у нее плюс питания на  четвертую ногу, а минус на одиннадцатую при этом конечно уже не соединяем восьмую и четвертую. Пьезодинамик покупаем или достаем из убитых калькуляторов, наручных часов, велосипедных пищалок и прочих пиликающих игрушек. Микроамперметр бывает в советских магнитофонах, усилителях или авометрах (древних тестерах). Пьезик можно заменить на светодиод или небольшой динамик с малым током потребления (около 20-ти миллиампер, тогда убираем R6). Резисторы R3, R5 – могут быть в пределах 1к до 3к3, главное чтоб они были одинакового номинала. Резистор R4 - влияет на чувствительность, меньше сопротивление - выше чувствительность (минимальное что я ставил 0, 33 ом – это подкрадываясь почувствует на расстоянии 5-6 метров). R1, R2 в пределах 47к … 220к тоже оба с одинаковыми номиналами. R6 как ограничение тока, подходит для микроамперметра и светодиода. Конденсаторы C1 и C2 от 1мк до 47мк. Питание датчика вибрации возможно даже от литиевого аккумулятора 3,7 вольта, тогда для светодиода можно будет убрать R6. В принципе всё, если собрали все необходимые детали - можно начинать сборку. Собираем сначала схему датчика на ОУ и не трогаем пьезодинамик. Вариант изготовления платы смотрим здесь: 

   Теперь разбираемся с пьезо динамиком. У него есть середина из пьезоэлемента с напылением сверху для пайки, и пластина (обычно бронзовая или никелированное железо) на которой с одной стороны та самая середина из пьезоэлемента. Припаиваем к середине пьезоэлемента провод, другой его конец провода припаиваем к выводу 3 микросхемы, потом припаиваем пластину прямо на плату, а на противоположной от платы стороне к пьезодинамику прикрепляем пружину (для большей чувствительности) смотрим рисунок. Итак, датчик вибрации собран, можно проверять. Подключаем питание и ждем, пока пружина не успокоится. Когда на выходе будет "0” (не светится светодиод или микроамперметр показывает "0”), щелкаем пальцами или хлопаем, датчик должен отреагировать. Если все работает – отлично, если нет, проверьте, нет ли замыканий, правильно ли все соединили. Микросхема вообще  должна быть рабочей, даже если вы ее выпаяли из какого нибудь устройства (на ней нет никакой нагрузки).  Если интересно как этот датчик работает, читаем тут. У операционного усилителя есть два входа ( один из них называют "+” другой "-”) и один выход. Если подаем на вход "+” напряжение больше чем на вход "-", на выходе имеем "+” если же наоборот на выходе будет "-". По схеме напряжение входе "+” меньше чем на входе "–"   на пару милливольт и поэтому на выходе имеем "-". Теперь пьезо динамик - такая крутая вещь, что преобразует звук или вибрацию в напряжение (у меня от пьезодинамика даже светодиод светился, просто ударяя по нему карандашом), и он при вибрации увеличивает напряжение на  входе "+”и, следовательно, имеем на выходе тоже "+”. Заранее благодарю за повторение моих конструкции. Автор статьи - Леша "левша", устройство испытал: АКА.  

   Форум по охранным устройствам

   Обсудить статью ДАТЧИК ВИБРАЦИИ

radioskot.ru

Датчик вибрации своими руками - для детектирования ударов

Датчик вибрации своими руками

Датчик вибрации своими руками — дополненный простой системой крепления и несколькими спаянными «на весу» компонентами, пьезоэлемент может детектировать механические удары. Собственно датчик состоит из керамического пьезоэлемента и тонкого латунного диска. Такого рода сборка раньше использовалась во многих телефонных аппаратах в качестве источника вызывного сигнала или в наручных часах с будильником.

В зависимости от способа монтажа, датчик может воспринимать удары в направлении одной оси (Рисунок 16) или трех (Рисунок 16). Для одно осевого измерения припаяйте один край датчика к завернутому в монтажное основание винту. На противоположный край припаяйте груз, чтобы увеличить чувствительность датчика. Пара небольших крючков, прикрепленных к основанию, ограничивает движение датчика, не допуская поломки пьезоэлемента.

Если вы хотите, чтобы система была чувствительна к ударам в трех измерениях, один край датчика припаяйте к винту точно так же, как в первом случае. На другой край припаяйте винт с плоской потайной головкой, направленный в сторону, противоположную монтажному основанию. Используйте пару контр-гаек, чтобы увеличить полярный момент инерции конструкции. Положение контр-гаек определяет чувствительность пьезоэлемента. В обоих случаях, для того чтобы не нарушить соединение пьезоэлемента с латунным диском, время пайки должно быть минимально возможным.

На Рисунке 2 изображена простая схема сигнализации. При хорошем щелчке по пьезозлементу на 10-мегаомном резисторе R1 возникнет напряжение в несколько вольт. После этого микросхема сдвоенного таймера 1с1 в течение одной минуты будет включать питание звукового излучателя с периодичностью 1 с. Излучатель звука имеет собственную встроенную схему управления, генерирующую пронзительный сигнал со звуковым давлением 90 дБ.

Сделай сам

usilitelstabo.ru

5. Датчики колебаний для охранной сигнализации

Датчики колебаний для охранной сигнализации

Кроме обычных контактных датчиков необходимым элементом для любой охранной сигнализации, устанавливаемой на автомобиле, является датчик колебаний. Он должен реагировать также на удары и любые вибрации корпуса. При этом необходимо обеспечить срабатывание, если амплитуда колебаний превысит заданную величину.

В простейших серийных промышленных системах охраны (среднего класса) чаще всего используют один из двух видов датчиков колебаний: выполненные на основе пьезоэффекта или электромагнитной индукции.

В литературе уже публиковались конструкции электромагнитных датчиков, выполненные на основе механизма стрелочного измерительного прибора — микроамперметра [Л20, стр. 86]. Предлагаемый

датчик имеет аналогичный принцип работы (магнитное попе наводит Э. Д. С. в катушке), но его конструкция является более стойкой к механическим перегрузкам, так как в этой колебательной системе катушка закреплена неподвижно, а перемещается только магнит. Вся конструкция позволяет уменьшить габариты датчика.

По сравнению с датчиками, выполненными на основе пьезоэлемента, на данное устройство меньше влияет изменение температуры и оно более чувствительно, особенно к медленным колебаниям корпуса автомобиля.

Датчиком вибрации (ударов) и колебаний является катушка L1 с закрепленным над ней магнитом, рис. 3.12. Магнит крепится клеем "Момент" к латунной пружинящей пластине. Все элементы крепления катушки, показанные на рисунке, использованы латунные (подойдет также любой другой не магнитный материал, например алюминий или пластмасса).

Катушка датчика намотана на пластмассовом каркасе, рис. 3.13, проводом ПЭЛ диаметром 0,08...0,1 мм (внавал до заполнения). Это примерно около 1800 витков (в моем варианте индуктивность получилась 3,3 мГн).

При колебаниях магнита в катушке наводится напряжение, которое усиливается операционным усилителем (DA1), рис. 3.14. Операционный усилитель работает без обратной связи — с максимальным коэффициентом усиления, т.е. как компаратор. В исходном состоянии на его выходе DA1/6 будет уровень лог. "0" (не более 0,5 В), а при колебаниях магнита появятся импульсы. Эти импульсы открывают транзистор VT1 и начнет моргать светодиод HL1. Транзистор VT2 должен быть постоянно открыт поданным на базу положительным напряжением в случае если сигнализация включена.

Стабилитрон VD1 предотвращает повреждение микросхемы повышенным напряжением, а диод VD2 предохраняет от неправильной полярности подачи питания на схему датчика.

Вся схема датчика за счет того, что в нем используется микромощная микросхема, потребляет от источника 12 В в режиме ожидания ток не более 0,1 мА, а при свечении светодиода до 6 мА.

Чувствительность датчика зависит от гибкости пластины, на которой крепится магнит, и может быть довольно высокой. И чтобы ее снизить до нужного уровня, служит регулировочный резистор R2, который позволяет менять порог срабатывания компаратора DA1. Это удобно при неблагоприятных погодных условиях. Например, во время дождя или сильного ветра, когда чувствительность следует уменьшить, чтобы исключить ложные срабатывания. А для удобства настройки чувствительности датчика служит светодиод HL1. Момент срабатывания контролируется по его свечению.

Если датчик будет установлен в самом блоке охраны, то сигнал с коллектора VT1 может сразу подключаться к сигнализации.

При установке устройства в автомобиле следует учитывать, что от места установки, а также плоскости колебаний магнита, зависит чувствительность датчика. Поэтому конструктивно датчик удобнее выполнять в виде отдельного блока, который подключается к сигнализации тремя проводами. Аналогично делают в промышленных системах охраны, например в системе "Red Scorpio-600" третий провод применяется для электронного управления включением датчика (в случае, если вы его не будете использовать, то вместо транзистора VT2 на плате устанавливается перемычка эмиттер-коллектор).

В схеме применены детали: подстроенный резистор R2 типа СП4-9 на 0,5 Вт (СПЗ-166), остальные МЛТ мощностью 0.125 Вт. Транзисторы могут быть с любой последней буквой в обозначении и они заменимы на любые аналогичные с соответствующей проводимостью.

Конденсаторы С1, СЗ из серии К10 (К10-17), оксидный С2 — К50-35 на 25 В. Светодиод HL1 может применяться любого типа.

Для удобства подключения внешних проводов к датчику на плате установлена трехсекционная коммутационная колодка с винтовыми зажимами — она впаивается в плату.

Все детали схемы размещены на односторонней печатной плате из стеклотекстолита, рис. 3.15. Для увеличения плотности монтажа

часть резисторов устанавливается вертикально, а стабилитрон VD1 используется в пластмассовом корпусе.

В качестве корпуса удалось найти подходящую пластмассовую коробку, рис. 3.16 (под нее и выполнена плата).

Для подключения удаленного датчика к блоку охраны потребуется собрать переходной узел на транзисторе VT3, рис. 3.17. Он позволяет формировать уровень лог. "1" для системы охраны при срабатывании датчика. При свечении светодиода HL1 в цепи питания датчика увеличивается ток. Этот ток, проходя через резистор R8, создает на нем падение напряжения, достаточное для открывания транзистора VT3.

Чувствительность транзистора устанавливается резистором R8, а резистор R7 предотвращает повреждение транзистора VT3 в случае короткого замыкания цепей питания датчика.

Можно также изготовить датчик вибрации на основе цилиндрического пьезоэлемента от головки звукоснимателя, например типа ГЗП-311, рис. 3.18. Такие звукосниматели вряд ли еще производятся, но в продаже из старых запасов пока встречаются. Головка имеет пьезоэпемент в виде трубки. Для его использования в качестве датчика потребуется минимальная доработка. Она заключается в снятии иголки и укорачивании пластмассовых ограничительных выступов (1), как это показано на рисунке. На выступающий конец пьезоэлемента надеваем полиэтиленовую трубку соответствующего диаметра, а на ней закрепляем медную цилиндрическую втулку (2). Втулка имеет внутри центральное отверстие с резьбой М2,5 (резьба обеспечивает лучшее сцепление с полиэтиленовой трубкой, что исключит соскальзывание груза).

Так как пьезоэлемент имеет гибкое крепление, то малейшие вибрации закрепленного на нем груза (2) преобразуются в напряжение. Схема усилителя для такого датчика может быть аналогичной приведенной выше, но с небольшими изменениями, показанными на рис. 3.19.

Применение такой конструкции пьезодатчика позволяет обеспечить чувствительность к колебаниям в двух плоскостях, а также немного уменьшить габариты устройства.

В качестве пьезодатчика возможно также использование пьезоизлучателей из серии ЗП, но в этом случае чувствительность такого устройства уменьшится и срабатывать оно будет только при ударах.

В некоторых серийных импортных сигнализациях используется аналогичная конструкция датчика колебаний на основе пьезоэлемента. Отличие заключается в том, что на пьезоэлемент надета толстая сепиконовая трубка, а на ней уже закреплен груз.

На рис. 3.20 для примера приведена схема так называемого "двухзонного" датчика, выполненного на основе пьезоэлемента. Такие устройства используются в некоторых импортных автомобильных системах охраны. Все устройство собрано на одной микросхеме, содержащей внутри четыре универсальных операционных усилителя.

Датчик имеет два регулятора. Резистор R2 позволяет менять общую чувствительность схемы, a R6 дает возможность устанавливать нужную постоянную времени цепи заряда конденсатора С8, что регулирует чувствительность устройства в зависимости от продолжительности и силы внешних воздействий.

При эксплуатации охраны для облегчения настройки чувствительности датчика в схеме имеются светодиоды HL1, HL2. По их свечению можно контролировать момент срабатывания.

lib.qrz.ru


Смотрите также